KR20110100827A - 슬릿형 하프톤 패턴을 이용한 포토 마스크 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 슬릿형 하프톤 패턴을 이용한 포토 마스크의 제조 방법 및 이를 이용한 포토 마스크에 관한 것으로, 투명기판 상부에 형성되는 복수의 차광패턴 및 상기 복수의 차광패턴에 의해서 정의되는 투광영역을 포함하는 포토 마스크를 제조하는 방법에 있어서, 상기 복수의 차광패턴의 각 측벽들 중에서 서로 마주 보는 측벽 중 적어도 하나 이상에 슬릿 형태의 하프톤(Halftone) 패턴을 형성하되, 상기 차광패턴은 TFT 채널(Thin Film Transistor Channel)의 소스 전극을 정의하는 차광패턴 또는 드레인 전극을 정의하는 차광패턴이고, 상기 하프톤 패턴이 형성된 차광패턴의 상부 표면에 하프톤 패드층이 더 형성될 수 있으며, 상기 하프톤 패턴의 선폭은 상기 차광패턴 선폭의 10 ~ 80%의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 발명에 관한 것이다.
Description
본 발명은 슬릿형 하프톤 패턴을 이용한 포토 마스크 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TFT 채널(Thin Film Transistor Channel)용 포토 마스크를 제조 하는데 있어서, 숏 채널 문제(Short Channel Problem) 또는 오픈/쇼트 마진(Open/Short Margin)이 감소하는 문제를 해결하기 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자, 전자 소자, 광전 소자, 자기 소자, 표시 소자, 미세 전자기계 소자 등을 제조할 때 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 공정을 필연적으로 수행하게 된다.
기판 상에 미세 패턴을 형성하는 방법은 여러 가지가 있으나, 대표적인 방법으로는 빛을 이용하여 미세 패턴을 형성하는 포토 리소그라피(photo lithography) 방법이 있다.
상기한 포토 리소그라피 방법을 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 방법은 다음과 같다.
우선, 빛에 대한 반응성을 갖는 고분자 물질(예를 들면, 포토레지스트 등)을 패터닝하고자 하는 물질이 적층(또는 증착)된 기판 상에 도포한다. 다음으로, 목표로 하는 임의의 패턴으로 설계된 레티클을 통해 고분자 물질 상에 빛을 투과시켜 노광한다.
노광 후, 현상 공정을 통해 노광된 고분자 물질을 제거함으로써, 패터닝하고자 하는 물질 위에 목표로 하는 패턴을 갖는 포토 마스크를 형성한다.
포토 마스크를 형성한 이후에, 형성된 포토 마스크를 이용하는 식각 공정을 수행함으로써, 기판상에 적층된 물질을 원하는 패턴으로 패터닝 한다.
이러한 포토 마스크에는 빛을 단순히 투과 및 차단함으로써 패터닝하게 되는 바이너리 마스크(Binary Mask), 빛이 투과되는 부분 중 이웃한 패턴의 위상이 180도 차이를 가지게 하여 상쇠 간섭에 의해 해상력을 높이는 기능을 하는 위상 반전 마스크(Phase Shifting Mask: PSM) 등이 있다.
또한, 이러한 위상 반전 마스크에는 차광막과 위상 반전막이 모두 구비되고 위상반전 영역의 투과율이 100%인 얼터너티브(Alternative)위상 반전 마스크와 위상 반전층만으로 구성되고 그 투과율이 5 ~ 8%인 하프톤(Half Tone: HT)위상 반전 마스크 등이 있다.
그러나 종래의 이러한 마스크에 있어서 TFT 채널(Thin Film Transistor Channel) 영역과 같이 차광패턴이 밀집된 영역에서는, 웨이퍼에 노광된 인텐스티 프로파일(Intensity Profile)이 비대칭적으로 형성되며, 이러한 비대칭 현상은 감광막의 슬로프(Slope)를 비대칭적으로 형성시키게 된다.
그리고, 이러한 감광막 슬로프의 비대칭현상으로 인해 에칭 공정 이후에 전극 패턴들이 정상적으로 형성되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
특히, TFT 채널 영역에 형성되는 소스 전극과 드레인 전극 간의 간격이 설계된 간격만큼 확보되지 못하여 발생하는 숏 채널 문제(Short Channel Problem) 또는 오픈/쇼트 마진(Open/Short Margin)이 감소하는 문제들이 발생할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 마스크 기판(100) 상에 소스 전극을 정의하는 차광 패턴(120)과 드레인 전극을 정의하는 차광패턴(130)이 구비된다. 이때, TFT 채널의 경우 소스 전극을 정의하는 차광패턴(120)이 드레인 전극을 정의하는 차광패턴(130)을 감싸는 형태가 되는데, 점선으로 표시된 모서리 부분(140)에서 오픈/쇼트 마진(Open/Short Margin)이 감소하는 문제가 자주 발생하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 포토 마스크 설계 과정에서 채널의 CD(Critical Dimension)을 조절하여 오픈/쇼트 마진을 확보하려는 노력이 이루어지고 있으나, 미세한 CD 편차에 의해서 숏 채널 문제 등이 여전히 발생되고 있는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 TFT 채널 영역과 같이 소스 전극과 드레인 전극 간의 간격이 좁아지면서 발생하는 숏 채널 문제(Short Channel Problem) 또는 오픈/쇼트 마진(Open/Short Margin) 감소 문제를 해결하기 위하여, 포토 마스크의 차광패턴 측벽에 슬릿 형태의 하프톤 패턴을 더 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 복수개의 차광패턴 각 측벽들 중에서 서로 마주 보는 측벽 중 적어도 하나 이상에 형성된 슬릿 형태의 하프톤(Halftone) 패턴을 포함하는 구조를 갖는 포토 마스크를 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법은 투명기판 상부에 형성되는 복수의 차광패턴 및 상기 복수의 차광패턴에 의해서 정의되는 투광영역을 포함하는 포토 마스크를 제조하는 방법에 있어서, 상기 복수의 차광패턴의 각 측벽들 중에서 서로 마주 보는 측벽 중 적어도 하나 이상에 슬릿 형태의 하프톤(Halftone) 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하프톤 패턴이 형성된 차광패턴의 상부 표면에 하프톤 패드층을 더 형성하는 것을 특징으로 하고, 상기 하프톤 패턴의 선폭은 상기 차광패턴 선폭의 10 ~ 80%의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 차광패턴은 TFT 채널(Thin Film Transistor Channel)의 소스 전극을 정의하는 차광패턴 또는 드레인 전극을 정의하는 차광패턴인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명기판은 쿼츠(Quartz) 기판인 것을 특징으로 하고, 상기 차광패턴은 크롬 패턴인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 방법을 보다 구체화 하기 위한 것으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법은 투명기판 전면에 차광층을 형성하는 단계와, 상기 차광층 상부에 제 1 감광막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막을 노광 및 현상하여 소스 전극 및 드레인 전극을 정의하는 제 1 감광패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광패턴을 마스크로 상기 차광층을 식각하여, 소스 전극을 정의하는 제 1 차광패턴 및 드레인 전극을 정의하는 제 2 차광패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광패턴을 제거하는 단계와, 상기 제 1 차광패턴 및 제 2 차광패턴을 포함하는 상기 투명기판 전면에 하프톤 패드층을 형성하는 단계와, 상기 하프톤 패드층 상부에 제 2 감광막을 형성하는 단계와, 상기 제 2 감광막을 노광 및 현상하여 상기 제 1 차광패턴 및 상기 제 2 차광패턴과 대응되는 제 2 감광패턴을 형성하되, 상기 제 1 차광패턴 및 상기 제 2 차광 패턴의 측벽 중 서로 마주 보는 측벽들 중에서 적어도 하나 이상의 측벽에 대응되는 상기 제 2 감광패턴이 부분이 소정 영역 확장된 형태가 되도록 형성하는 단계와, 상기 제 2 감광패턴을 마스크로 상기 하프톤 패드층 또는 상기 하프톤 패드층과 상기 제 1 차광패턴을 식각하는 단계 및 상기 제 2 감광패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 방법을 보다 구체화 하기 위한 것으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법은 투명기판 전면에 제 1 하프톤 패드층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 하프톤 패드층 상부에 차광층을 형성하는 단계와, 상기 차광층 상부에 제 1 감광막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막을 노광 및 현상하여 소스 전극 및 드레인 전극을 정의하는 제 1 감광패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광패턴을 마스크로 상기 차광층 및 상기 제 1 하프톤 패드층을 식각하여, 소스 전극을 정의하는 제 1 차광패턴 및 드레인 전극을 정의하는 제 2 차광패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광패턴을 제거하는 단계와, 상기 제 1 차광패턴 및 제 2 차광패턴을 포함하는 상기 투명기판 전면에 제 2 하프톤 패드층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 하프톤 패드층 상부에 제 2 감광막을 형성하는 단계와, 상기 제 2 감광막을 노광 및 현상하여 상기 제 1 차광패턴 및 상기 제 2 차광패턴과 대응되는 제 2 감광패턴을 형성하되, 상기 제 1 차광패턴 및 상기 제 2 차광 패턴의 측벽 중 서로 마주 보는 측벽들 중에서 적어도 하나 이상의 측벽에 대응되는 상기 제 2 감광패턴이 부분이 소정 영역 확장된 형태가 되도록 형성하는 단계와, 상기 제 2 감광패턴을 마스크로 상기 제 2 하프톤 패드층 또는 상기 제 2 하프톤 패드층과 상기 제 1 차광패턴을 식각하는 단계 및 상기 제 2 감광패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크는 상술한 방법으로 제조되어, 복수개의 차광패턴 각 측벽들 중에서 서로 마주 보는 측벽 중 적어도 하나 이상에 형성된 슬릿 형태의 하프톤(Halftone) 패턴을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 포토 마스크는 종래의 복잡한 OPC(Optical Proximity Correction) 패턴을 이용하지 않고, 차광패턴의 측벽에 슬릿 형태의 하프톤 패턴을 형성하는 간단한 공정만으로 하프톤 패턴이 OPC 패턴의 역할을 할 수 있도록하고, CD 선폭 조절 효과를 얻을 수 있도록 함으로써, 포토 마스크 제조 공정을 단순화 시킬 수 있고 제조 시간 및 제조 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
특히, 본 발명은 종래의 OPC 디자인 설계 공정 또는 CD 선폭 조절을 위한 디자인 재 설계 과정을 생략할 수 있으므로, 포토 마스크 제조 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있으며, OPC 데이터 베이스 및 장비를 생략할 수 있으므로 포토 마스크 제조를 위한 설비 비용 및 설비 유지 시간을 절약할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 평면도이다.
도 3 내지 도 12는 본 발명에 따른 포토 마스크 제조 방법을 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 평면도이다.
도 14는 상기 도 13에 나타난 본 발명의 포토 마스크 단면을 나타낸 단면도이다.
도 15는 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 평면도이다.
도 3 내지 도 12는 본 발명에 따른 포토 마스크 제조 방법을 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 평면도이다.
도 14는 상기 도 13에 나타난 본 발명의 포토 마스크 단면을 나타낸 단면도이다.
도 15는 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 상술한 목적에 근거하여 슬릿 형태의 하프톤 패턴을 이용한 포토 마스크의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크에 대하여 상세히 설명하는 것으로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 평면도이다.
도 2에 도시된 포토 마스크는 TFT(Thin Film Transistor) 제조를 위한 포토 마스크 중에서도, 채널 영역 형성을 위한 부분을 나타낸 것으로, 투명기판(200) 상부에 소스 전극을 정의하는 제 1 차광패턴(215a)과 드레인 전극을 정의하는 제 2 차광패턴(215b)을 포함한다.
이때, 투명기판(200)은 광 투과성과 기계적 물성이 우수한 쿼츠(Quartz) 기판이 주로 사용될 수 있다.
다음으로, 제 1 차광패턴(215a)과 제 2 차광패턴(215b)은 크롬층(Cr Layer)과 같은 메탈층(Metal Layer)으로 형성된다.
여기서, 투명기판(200) 상부에 단순 차광패턴(215a, 215b)만 형성된 상태의 포토 마스크를 이용하여, 실제 웨이퍼에 전극패턴을 형성하는 경우 차광패턴(215a, 215b) 사이의 간격이 좁아짐에 따라서 전극패턴이 쇼트(Short)될 위험이 높아 진다.
특히, TFT 채널의 경우 소스 전극이 되는 제 1 차광패턴이 “ㄷ” 자로 형성되고, 드레인 전극이 되는 제 2 차광패턴이 “ㅓ”자 형태로 형성되어 소스 전극 내부에 드레인 전극이 삽입되는 형태로 형성되므로, 차광패턴간의 밀집도가 높아지고, 숏 채널 문제(Short Channel Problem)가 발생될 확률이 높아진다.
또한, 드레인 전극이 삽입되는 에지부(상기 도 1의 “모서리 부분(140)”)에서 패턴의 왜곡 현상이 발생되어 오픈/쇼트 마진(Open/Short Margin)이 감소될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 왜곡현상을 방지하기 위하여, 기존에는 같이 왜곡 발생 예상 영역에 별도의 보조 차광패턴을 형성하는 OPC(Optical Proximity Correction) 패턴을 이용하였다.
본 발명에서는 OPC 패턴을 도시하지 않았으나, OPC 패턴은 차광패턴(215a, 215b)의 모서리 부분에 형성되는 미세한 사각형 패턴 또는 원형 패턴 등으로 예상할 수 있다. 이때, 이러한 OPC 패턴들이 전체 차광패턴(215a, 215b)에 모두 적용된다고 가정하면, 차광패턴(215a, 215b)의 형태는 매우 복잡한 형상을 가지게 된다.
따라서, 실제 회로를 정의하는 차광패턴(215a, 215b)만을 설계하는 시간보다, 보조 패턴인 OPC 패턴을 설계하는 디자인 작업 시간이 더 오래 소요되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 왜곡 예상 영역과 그 영역에 맞는 OPC 패턴을 각각 다르게 지정해야 하므로, 이를 일일이 기억하기 위한 데이터 베이스의 용량만해도 기하급수적으로 증가하게 된다. 또한, OPC 패턴과 같이 미세한 패턴 형성 작업을 위해서는 고해상도의 노광 장비가 필요하고, 미세 패턴 형성 공정 또한 매우 정밀하게 진행하여야 하므로, OPC 패턴 형성을 위한 설비 비용 및 시간 등이 증가되는 문제가 있다.
이러한 문제들로 인하여 대량의 포토 마스크에 모두 OPC 패턴을 적용하는 것은 매우 비효율적이고, 현실적으로 불가능한 대안이 되고 있다.
상기와 같은 문제들을 감안하여, 본 발명에서는 차광패턴(215a, 215b)의 측벽 부분에 슬릿 형태의 하프톤 패턴(235a, 235b)을 더 형성함으로써, OPC 패턴의 역할을 대신할 수 있도록 하는 방법을 사용한다.
그리고, 하프톤 패턴(235a, 235b) 제조 공정은 차광패턴(215a, 215b) 형성 공정 중 투명기판(200) 전면에 하프톤 패드층을 도포하는 간단한 공정 추가만으로 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에서는 오픈/쇼트 마진(Open/Short Margin) 증가를 위하여, 쇼트 발생 예상 영역인 모서리와 모서리가 만나는 꼭지점 부분에는 라운드 처리를하여, OPC 패턴 형성 공정에 의해서 발생하는 디자인 설계 및 설비 비용 부담을 상당 부분 저감시킬 수 있도록 한다.
이 과정에서, 차광패턴(215a, 215b) 상부에도 하프톤 패드층이 잔류하게 되고, 차광패턴(215a, 215b) 형성을 위한 패터닝 공정을 2단계로 나누어 진행하여야 하지만 전체 포토 마스크의 기능에 전혀 영향을 미치지 않으며, 일반 패턴 공정이므로 공정 추가에 대한 부담이 가중되지 않는다.
따라서, 이하에서는 하프톤 패드층 형성 공정 및 2단계로 나누어 진행하는 차광패턴 형성 공정의 구체적인 방법에 대하여 설명하는 것으로 한다.
도 3 내지 도 12는 본 발명에 따른 포토 마스크 제조 방법을 순서에 따라 도시한 단면도들로, 상기 도 2의 A-A'단면을 도시한 것이다.
먼저 도 3을 참조하면, 투명기판(200) 전면에 차광층(210)을 형성한다. 이때, 투명기판(200)은 투광성 및 강도가 우수한 쿼츠(Quartz) 기판을 이용하고, 차광층(210)은 크롬(Cr)을 증착하여 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 차광층(210)의 상부에 제 1 감광막(220)을 형성한다. 이때, 감광막은 웨이퍼를 이용한 반도체 소자 제조 방법에 사용되는 감광막 종류를 그대로 이용할 수 있으며, 이하 감광막 노광 및 현상, 그리고 제조 공정도 일반 반도체 제조 공정을 그대로 이용할 수 있다.
그 다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 감광막(220)을 노광 및 현상하여 제 1 차광패턴 및 제 2 차광패턴을 정의하는 제 1 감광패턴(225)을 형성한다.
여기서, 도 4는 제 1 감광막(220)이 패턴 형상에 따라 노광된 형태를 나타낸 것이고, 도 5는 현상액에 의해서 노광된 감광막이 제거된 제 1 감광패턴(225)을 나타낸 것이다.
이때, 제 1 차광패턴 및 제 2 차광패턴은 상기 도 2의 설명에서 기재된 소스 전극 및 드레인 전극 형태로 형성된다.
아울러, 단면도 상에서는 나타나지 않으나 소스 전극의 꼭지점 부분과 드레인 전극에 형성되는 꼭지점이 서로 마주 보는 부분에는 각 꼭지점들이 라운드 처리되도록 제 1 감광패턴(225)을 형성하는 것이 바람직하다.
그 다음으로 도 6을 참조하면, 제 1 감광패턴(225)을 마스크로 차광층(210)을 식각하여 소스 전극을 정의하는 제 1 차광패턴(215a) 및 드레인 전극을 정의하는 제 2 차광패턴(215b)을 형성한다. 이때, 차광층을 식각하는 공정은 크롬층 등 메탈층의 용이한 식각을 위하여 RIE(Reactive Ion Etch) 공정을 이용하는 것이 바람직하다.
그리고 다음으로, 제 1 감광패턴(225)을 제거한다. 이때, 감광패턴의 제거 공정은 일반 반도체 제조 공정에서 수행되는 감광막 제거 공정을 이용하며, 감광패턴 제거를 위한 용액이나, 제거 방식에 의해서 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
그 다음으로 도 7을 참조하면, 제 1 차광패턴(215a) 및 제 2 차광패턴(215b)을 포함하는 투명기판(200) 전면에 하프톤 패드층(230)을 형성한다.
이와 같은 하프톤 패드층(230)은 포토 마스크를 이루는 차광패턴과 상기 차광 패턴에 의해 정의되는 투광패턴 사이의 경계에서 산란되는 빛의 세기를 보정하여 차광 패턴의 형상이 보다 정밀하게 형성될 수 있도록 하고 있다. 따라서, 후속 공정에서 형성되는 차광패턴의 CD 편차를 감소시킬 수 있는 역할을 하게 된다.
그 다음으로 도 8을 참조하면, 하프톤 패드층(230) 상부에 제 2 감광막(240)을 형성한다.
그 다음으로 도 9를 참조하면, 상기 제 2 감광막을 노광하여 실제 회로패턴을 정의하는 제 2 감광패턴(245)을 형성한다.
아울러, 도시된 형태를 참조하면, 소스 전극을 정의하는 제 1 차광패턴(215a)을 일부 더 식각하는 형태로 제 2 감광패턴(245)이 형성된다. 이는 전체 TFT 용 마스크에 있어서, 메인 영역과 채널 영역의 패턴 차이를 고려하여 수행되는 결과이다.
따라서, 제 1 차광패턴(215a) 또는 제 2 차광패턴(215b)은 필요에 따라서 2번 식각되는 결과가 발생될 수 있다. 이와 같은 차광패턴 형성 공정은 공정 상의 추가로 보일 수 있으나, 메인 영역과 채널 영역의 패턴 차이를 보정하면서 완전한 형태의 차광 패턴을 형성할 수 있는 기술로서, 기존 공정 보다 더 정밀한 형태의 차광패턴을 형성할 수 있고, 한 번에 미세 차광패턴을 형성하는 것 보다 공정 부담을 더 감소시킬 수 있는 방법을 제공한다.
그 다음으로 도 10을 참조하면, 노광된 제 2 감광패턴(245)을 현상하여 슬릿형태의 하프톤 패턴이 형성될 수 있는 제 2 감광패턴(245)이 완성되도록 한다. 이때의 감광패턴 제조 공정 또한 상술한 바와 같이 일반 반도체 제조 공정을 따른다.
아울러, 제 2 감광패턴(245)은 제 1 차광패턴(215a) 및 제 2 차광패턴(215b)에 대응되는 크기로 형성되며, 제 1 차광패턴(215a) 및 제 2 차광패턴(215b)의 측벽들 중에서 서로 마주 보는 부분의 적어도 하나 이상에 슬릿형태의 하프톤 패턴이 형성될 수 있도록, 소정 영역 확장된 형태가 된다.
이때, 확장된 영역을 제 1 차광패턴(215a) 및 제 2 차광패턴(215b)의 각 측벽에서부터 수직하는 외각 방향에 대한 선폭으로 정의한다면, 확장된 영역의 선폭(이하, 슬릿형 하프톤 패턴의 선폭)은 각 해당 차광패턴 선폭의 10 ~ 80%가 되는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
슬릿형 하프톤 패턴의 선폭이 10% 미만이 되는 크기로 형성되는 경우 투명기판(200)을 투과하는 빛에 대한 보정이 거의 이루어지지 않아서 OPC 패턴과 같은 보정 효과를 얻을 수 없으며, 80% 를 초과하는 크기로 형성되는 경우에는 패턴 형성을 위한 공정 투자 대비 보정 향상 효과가 크게 증가되지 않으므로, 불필요한 확장이 될 수 있다.
그 다음으로 도 11을 참조하면, 제 2 감광패턴(245)을 마스크로 하프톤 패드층(230)을 단독으로 식각하거나, 하프톤 패드층(230)과 제 1 차광패턴(215a)을 순차적으로 식각하는 공정을 수행한다.
그 다음으로 도 12를 참조하면, 제 2 감광패턴(245)을 제거하여 본 발명에 따른 슬릿형 하프톤 패턴을 포함하는 포토 마스크 제조를 완료한다.
여기서, 하프톤 패드층(230) 단독 식각에 의해 형성되는 것이 슬릿형 하프톤 패턴이되며, 제 2 차광패턴(215b) 측벽에 형성되는 것을 제 2 슬릿형 하프톤 패턴(235b)으로 정의하고, 제 1 차광패턴(215a) 측벽에 형성되는 것을 제 1 슬릿형 하프톤 패턴(235a)으로 정의하였다.
이때, 제 1 슬릿형 하프톤 패턴(235a) 및 제 2 슬릿형 하프톤 패턴(235b)은 반드시 서로 마주 보는 상태가 되도록 형성해야 하는 것은 아니며, 둘 중 어느 하나만 선택적으로 형성하여도 무방하다.
이는, 더 정밀한 CD 편차 방지 또는 각 차광패턴의 배열 상태 등을 종합적으로 고려하여 선택적으로 수행할 수 있으며, 이에 의해서 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 평면도로, 서로 마주보는 형태의 차광패턴 측벽 중에서 선택되는 일측 측벽에만 슬릿형 하프톤 패턴이 형성된 경우를 나타낸 것이다.
도 13은 투명기판(300) 상부에 소스 전극을 정의하는 제 1 차광패턴(320) 및 드레인 전극을 정의하는 제 2 차광패턴(330)이 형성된 상태를 도시한 것이며, 각 차광패턴(320, 330)이 서로 마주보는 부분 중 제 1 차광패턴(320)의 측벽 부분에만 슬릿형 하프톤 패턴(350)이 형성된 포토 마스크를 도시한 것이다.
이와 같은 경우는, 2 ~ 3㎛의 선폭을 가지는 차광패턴이 형성된 경우에 적용할 수 있으며, 충분한 숏 채널 문제(Short Channel Problem) 또는 오픈/쇼트 마진(Open/Short Margin)이 감소 문제를 해결할 수 있었다.
도 14는 상기 도 13에 나타난 본 발명의 포토 마스크 단면을 나타낸 단면도로 B-B'에 대한 단면을 도시한 것이다.
도 14를 참조하면, 투명기판(300) 상부에 형성되는 제 1 차광패턴(320)의 측벽에만 슬릿형 하프톤 패턴(350)이 형성된 것을 볼 수 있다.
이는 상술한 도 8 내지 도 10의 제 2 감광패턴 제조 공정에서 제 1 차광패턴(320)에 대응되는 제 2 감광패턴만 확장된 형태가 되도록 형성한 경우를 나타낸다.
아울러, 여기서 형성되는 슬릿형 하프톤 패턴(350)은 차광패턴 선폭의 10 ~ 80% 크기를 갖는 형태가 되므로 미세 패턴 제조 공정에 해당되지만, 슬릿 형성을 위한 특별한 공정이 추가되는 것이 아니라 제 1 차광패턴(320) 및 제 2 차광패턴(330)에 모두 적용되는 하프톤 패드층(340) 형성 및 식각에 의해 형성되는 것이므로, 큰 공정 부담 없이도 용이하게 적용할 수 있는 효과를 갖는다.
도 15는 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 TFT 채널 영역을 나타낸 단면도이다.
도 15는 상기 도 14에서와 같이 투명기판(400) 상부에 형성되는 제 1 차광패턴(420)의 측벽에 슬릿형 하프톤 패턴(450)이 형성된 것을 볼 수 있다.
이때, 제 1 차광패턴(420) 및 제 2 차광패턴(430)에 상부 및 하부에 하프톤 패드층이 적용되는데, 하부의 제 1 하프톤 패드층(410)은 차광패턴 형성 전에 투명기판 전면에 도포된 후 형성될 수 있다. 다음으로, 제 1 차광패턴(420) 및 제 2 차광패턴(430)의 상부에 슬릿 형성을 위한 제 2 하프톤 패드층(440)이 형성되면서, 본 발명이 완성될 수 있다. 아울러, 이와 같은 공정 또한 큰 부담 없이도 용이하게 적용할 수 있는 효과를 갖는다.
상기와 같이, 본 발명에 따라 완성된 포토 마스크는 서로 밀집된 차광패턴들 중 선택된 하나 이상의 차광패턴 측벽에 슬릿형 하프톤 패턴을 형성함으로써, 포토 마스크를 이용하여 실제 패턴 형성 시 패턴의 왜곡 현상이 보정될 수 있도록 하고 있다.
아울러, 본 발명에 따른 포토 마스크는 종래의 복잡한 OPC(Optical Proximity Correction) 패턴을 이용하지 않으므로, OPC 디자인 설계 공정을 생략할 수 있으므로, 포토 마스크 제조 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있으며, OPC 데이터 베이스 및 장비를 생략할 수 있으므로 포토 마스크 제조를 위한 설비 비용 및 설비 유지 시간을 절약할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
200, 300, 400 : 투명기판
210 : 차광층
215a, 320, 420 : 제 1 차광패턴
215b, 330, 430 : 제 2 차광패턴
220 : 제 1 감광막
225 : 제 1 감광패턴
230, 340 : 하프톤 패드층
235a : 제 1 슬릿형 하프톤 패턴
235b : 제 2 슬릿형 하프톤 패턴
240 : 제 2 감광막
245 : 제 2 감광패턴
350, 450 : 싱글 슬릿형 하프톤 패턴
410 : 제 1 하프톤 패드층
440 : 제 2 하프톤 패드층
210 : 차광층
215a, 320, 420 : 제 1 차광패턴
215b, 330, 430 : 제 2 차광패턴
220 : 제 1 감광막
225 : 제 1 감광패턴
230, 340 : 하프톤 패드층
235a : 제 1 슬릿형 하프톤 패턴
235b : 제 2 슬릿형 하프톤 패턴
240 : 제 2 감광막
245 : 제 2 감광패턴
350, 450 : 싱글 슬릿형 하프톤 패턴
410 : 제 1 하프톤 패드층
440 : 제 2 하프톤 패드층
Claims (11)
- 투명기판 상부에 형성되는 복수의 차광패턴 및 상기 복수의 차광패턴에 의해서 정의되는 투광영역을 포함하는 포토 마스크를 제조하는 방법에 있어서,
상기 복수의 차광패턴의 각 측벽들 중에서 서로 마주 보는 측벽 중 적어도 하나 이상에 슬릿 형태의 하프톤(Halftone) 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하프톤 패턴이 형성된 차광패턴의 상부 표면에 하프톤 패드층을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하프톤 패턴의 선폭은 상기 차광패턴 선폭의 10 ~ 80%의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 차광패턴은 TFT 채널(Thin Film Transistor Channel)의 소스 전극을 정의하는 차광패턴 또는 드레인 전극을 정의하는 차광패턴인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 투명기판은 쿼츠(Quartz) 기판인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 차광패턴은 크롬 패턴인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 투명기판 전면에 차광층을 형성하는 단계;
상기 차광층 상부에 제 1 감광막을 형성하는 단계;
상기 제 1 감광막을 노광 및 현상하여 소스 전극 및 드레인 전극을 정의하는 제 1 감광패턴을 형성하는 단계;
상기 제 1 감광패턴을 마스크로 상기 차광층을 식각하여, 소스 전극을 정의하는 제 1 차광패턴 및 드레인 전극을 정의하는 제 2 차광패턴을 형성하는 단계;
상기 제 1 감광패턴을 제거하는 단계;
상기 제 1 차광패턴 및 제 2 차광패턴을 포함하는 상기 투명기판 전면에 하프톤 패드층을 형성하는 단계;
상기 하프톤 패드층 상부에 제 2 감광막을 형성하는 단계;
상기 제 2 감광막을 노광 및 현상하여 상기 제 1 차광패턴 및 상기 제 2 차광패턴과 대응되는 제 2 감광패턴을 형성하되, 상기 제 1 차광패턴 및 상기 제 2 차광 패턴의 측벽 중 서로 마주 보는 측벽들 중에서 적어도 하나 이상의 측벽에 대응되는 상기 제 2 감광패턴이 부분이 소정 영역 확장된 형태가 되도록 형성하는 단계;
상기 제 2 감광패턴을 마스크로 상기 하프톤 패드층 또는 상기 하프톤 패드층과 상기 제 1 차광패턴을 식각하는 단계; 및
상기 제 2 감광패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 소정 영역 확장된 상기 제 2 감광패턴 부분은 상기 차광패턴 선폭의 10 ~ 80%의 두께가 더 확장되도록 하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 TFT 채널(Thin Film Transistor Channel)용인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 투명기판 전면에 제 1 하프톤 패드층을 형성하는 단계;
상기 제 1 하프톤 패드층 상부에 차광층을 형성하는 단계;
상기 차광층 상부에 제 1 감광막을 형성하는 단계;
상기 제 1 감광막을 노광 및 현상하여 소스 전극 및 드레인 전극을 정의하는 제 1 감광패턴을 형성하는 단계;
상기 제 1 감광패턴을 마스크로 상기 차광층 및 상기 제 1 하프톤 패드층을 식각하여, 소스 전극을 정의하는 제 1 차광패턴 및 드레인 전극을 정의하는 제 2 차광패턴을 형성하는 단계;
상기 제 1 감광패턴을 제거하는 단계;
상기 제 1 차광패턴 및 제 2 차광패턴을 포함하는 상기 투명기판 전면에 제 2 하프톤 패드층을 형성하는 단계;
상기 제 2 하프톤 패드층 상부에 제 2 감광막을 형성하는 단계;
상기 제 2 감광막을 노광 및 현상하여 상기 제 1 차광패턴 및 상기 제 2 차광패턴과 대응되는 제 2 감광패턴을 형성하되, 상기 제 1 차광패턴 및 상기 제 2 차광 패턴의 측벽 중 서로 마주 보는 측벽들 중에서 적어도 하나 이상의 측벽에 대응되는 상기 제 2 감광패턴이 부분이 소정 영역 확장된 형태가 되도록 형성하는 단계;
상기 제 2 감광패턴을 마스크로 상기 제 2 하프톤 패드층 또는 상기 제 2 하프톤 패드층과 상기 제 1 차광패턴을 식각하는 단계; 및
상기 제 2 감광패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 방법으로 제조되어, 복수개의 차광패턴 각 측벽들 중에서 서로 마주 보는 측벽 중 적어도 하나 이상에 형성된 슬릿 형태의 하프톤(Halftone) 패턴을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
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